Cours de système distribué

Leçon 1 • Limites théoriques : CAP et au-delà

Présente le théorème CAP, PACELC et les résultats d’impossibilité. Les étudiants utilisent ces cadres pour justifier les choix architecturaux.

Leçon 2 • Modèles de systèmes et hypothèses

Présente les modèles synchrone, asynchrone et partiellement synchrone. Les étudiants appliquent le modèle approprié lorsqu'ils raisonnent sur l'exactitude des algorithmes.

Leçon 3 • Qu'est-ce qu'un système distribué

Définit les systèmes distribués par leurs propriétés structurelles et comportementales. Établit le vocabulaire utilisé tout au long du cours.

Leçon 4 • Défis fondamentaux et modes de défaillance

Recense les défaillances partielles, le manque de fiabilité du réseau et les problèmes de temporisation. Cadre chaque décision de conception ultérieure autour de ces contraintes.

Leçon 1 • Découverte de services et répartition de charge

Explique comment les nœuds se localisent et se répartissent la charge. Les étudiants configurent les stratégies de découverte et d'équilibrage pour les clusters dynamiques.

Leçon 2 • Passage de messages et files d'attente

Couvre les modèles de messagerie point à point et publication-abonnement. Relie les modèles de messagerie au découplage et à la résilience.

Leçon 3 • Notions essentielles sur la pile réseau

Passe en revue TCP, UDP et les couches pertinentes pour les systèmes distribués. Fournit la base de la couche transport pour les protocoles de niveau supérieur.

Leçon 4 • Appels de procédure distante

Explique la sémantique RPC, les stubs et la sérialisation. Les étudiants mettent en œuvre et déboguent des services basés sur RPC avec une gestion correcte des défaillances.

Leçon 1 • Horloges logiques hybrides

Combine le temps physique et logique pour atteindre la causalité avec un décalage borné. Les étudiants sélectionnent le schéma d'horloge approprié pour les applications sensibles à la latence.

Leçon 2 • Horloges physiques et leurs limites

Examine la dérive d'horloge, NTP et la synchronisation par GPS. Motive les horloges logiques en montrant que les horloges physiques ne peuvent fournir un ordre global.

Leçon 3 • Instantanés cohérents

Présente l'algorithme Chandy-Lamport pour la capture de l'état global. Les étudiants appliquent les instantanés au débogage, aux points de contrôle et à la détection d'interblocage.

Leçon 4 • Horloges logiques

Présente les horodatages de Lamport et leur relation arrive-avant. Les étudiants utilisent des horloges logiques pour ordonner des événements sans temps physique.

Leçon 1 • Détection et résolution de conflits

Aborde les répliques divergentes et les stratégies de fusion des écritures concurrentes. Les étudiants mettent en œuvre le dernier-écrivain-gagne, les CRDT et la résolution au niveau applicatif.

Leçon 2 • Spectre des modèles de cohérence

Définit la linéarisabilité, la cohérence séquentielle, la cohérence causale et la cohérence éventuelle. Les étudiants font correspondre les besoins de l'application au modèle approprié.

Leçon 3 • Réplication basée sur les quorums

Explique les quorums de lecture et d'écriture et leurs implications sur la cohérence. Les étudiants calculent les tailles de quorum pour la durabilité et la disponibilité souhaitées.

Leçon 4 • Objectifs et stratégies de réplication

Recense pourquoi la réplication est utilisée et les principales approches. Cadre le compromis cohérence-performance au cœur de ce chapitre.

Leçon 1 • Verrouillage distribué et coordination

Applique le consensus pour mettre en œuvre des verrous distribués, des barrières et des services d'élection de leader. Les étudiants évitent les pièges courants comme les courses d'expiration de verrou.

Leçon 2 • Consensus tolérant aux pannes byzantines

Étend le consensus pour tolérer les défaillances malveillantes ou arbitraires. Les étudiants évaluent quand les protocoles BFT sont nécessaires et leur coût.

Leçon 3 • Algorithme Paxos

Parcourt en détail les phases de Paxos à décret unique et multi-Paxos. Les étudiants tracent les flux de messages et identifient les chemins de récupération après défaillance.

Leçon 4 • Algorithme de consensus Raft

Présente Raft comme alternative compréhensible à Paxos. Les étudiants mettent en œuvre la réplication de journal, l'élection de leader et les changements de membres.

Leçon 1 • Partitionnement et fragmentation

Couvre les stratégies de partitionnement par plage, par hachage et par répertoire. Les étudiants conçoivent des schémas de partition qui équilibrent la charge et minimisent les requêtes inter-fragments.

Leçon 2 • Moteurs de stockage internes

Examine les arbres LSM, les arbres B et les journaux d'écriture anticipée. Les étudiants prédisent les caractéristiques de performance et ajustent les moteurs de stockage en conséquence.

Leçon 3 • Transactions distribuées

Explique la validation à deux phases, la validation à trois phases et leurs modes de défaillance. Les étudiants mettent en œuvre des opérations atomiques inter-partitions avec annulation correcte.

Leçon 4 • Modèles de stockage NoSQL

Recense les modèles de stockage clé-valeur, document, famille de colonnes et graphe. Les étudiants font correspondre les modèles de données aux modèles de requêtes et aux exigences de cohérence.

Leçon 1 • Modèles de cloisonnement et d'isolement

Isole les défaillances à l'aide de pools de fils, de limites de processus et de quotas de ressources. Les étudiants empêchent les défaillances en cascade en contenant le rayon d'explosion.

Leçon 2 • Ingénierie du chaos et tests de résilience

Présente l'injection contrôlée de défaillances pour valider les hypothèses de résilience. Les étudiants conçoivent des expériences qui révèlent les modes de défaillance cachés avant la production.

Leçon 3 • Détection de défaillance

Couvre les battements de cœur, les détecteurs phi-accrual et la détection par commérage. Les étudiants ajustent les détecteurs pour équilibrer les faux positifs et la latence de détection.

Leçon 4 • Stratégies de redondance et de réplication

Applique les modèles de redondance actif-actif, actif-passif et N+1. Les étudiants calculent la redondance requise pour les niveaux de disponibilité cibles.

Leçon 1 • Réponse aux incidents et post-mortems

Établit les pratiques de garde, les manuels d’exploitation et les post-mortems sans blâme. Les étudiants produisent des post-mortems exploitables qui préviennent la récurrence.

Leçon 2 • Planification de capacité et tests de charge

Prévoit les besoins en ressources et valide la marge de manœuvre par des tests de charge. Les étudiants construisent des modèles de capacité et interprètent les résultats des tests de charge.

Leçon 3 • Évolution horizontale et verticale

Compare les stratégies d’évolution et identifie les goulots d’étranglement qui limitent chacune. Les étudiants conçoivent des services sans état et des niveaux de données qui évoluent indépendamment.

Leçon 4 • Déploiement et mises à jour progressives

Couvre les stratégies de déploiement bleu-vert, canari et progressif. Les étudiants exécutent des déploiements sans temps d’arrêt et effectuent un retour en arrière sécuritaire en cas de défaillance.